基于线结构光扫描的工件高精度三维测量方法

为了提高工业中对复杂轮廓工件的测量精度和效率,设计了一套高精度非接触三维测量系统,并提出了一种基于线结构光扫描的工件轮廓三维测量方法。首先,利用高精度相机和三轴移动平台采集线结构光图像。然后,通过基于差分区间的灰度质心算法,精确而高效地提取出线结构光中心线,并生成原始点云模型。接着,对采集到的点云数据进行必要的点云滤波和精简预处理。最后,将预处理后的点云数据与CAD模型精确配准,进行工件表面轮廓的测量与误差评定。实验结果表明:测量工件轮廓高度的绝对误差小于0.07 mm,相对误差小于0.5%。所提出的三维测量系统及方法测量误差较低,能够实现工件的高精度三维测量,具有一定的工业应用价值。

基于Hilbert变换的条纹-灰度线性投影三维测量

针对传统的条纹投影测量中绝对相位求解方法存在投影图像数量较多以及算法复杂程度高的问题,提出了一种基于Hilbert变换的条纹-灰度线性投影策略及相位求解方法,该方法仅使用3幅投影图像——1幅高频条纹图和2幅灰度线性变化图,通过Hilbert变换求得包裹相位,采用灰度线性变化图像得到基础相位,联立包裹相位和基础相位可得到条纹级数,进而得到绝对相位。通过构建的主动双目系统得到的三维重构结果发现,该方法可以有效恢复被测物体的三维形状,测量精度可达0.1 mm。

基于双目立体视觉的连铸辊尺寸三维测量方法

针对连铸车间中,扇形段连铸辊尺寸人工测量效率低下的问题,提出了一种基于双目视觉系统的连铸辊尺寸测量方法。首先,对双目相机采集的图像进行预处理并采用Otsu法分割工件前后背景;接着,针对边缘检测精度不高的问题,将传统Canny边缘检测算法的梯度模板增加到8个以提取工件轮廓,结合多项式插值公式提取亚像素级别特征点;然后,在SAD与Census变换融合的立体匹配基础上引入RANSAC算法来消除错误匹配;最后,采用三角测量原理计算出零件的尺寸。实验结果表明,系统测量的平均相对误差为0.14%,测量方法具有较高的精度,其稳定性与精确性满足连铸辊的尺寸自动检测任务。

一种利用结构光照明的高精度三维测量系统

为了实现对微小物体的高精度三维测量,本文构建了一套基于结构光照明的三维形貌测量系统,对该系统所使用的相位编码算法、远心相机标定算法和投影仪标定算法进行了研究。首先,通过边缘提取算法获得二维平面标靶的特征点坐标,使用改进的张氏标定算法完成远心相机标定,通过相位编码结构光得到相机像素与投影仪像素之间的映射关系。然后,由映射关系使投影仪也能捕获特征点的位置信息,进而完成投影仪标定。最后,基于立体视觉模型对被测物体进行三维重建。实验结果表明,标定后的测量系统视场大于2000 mm^(2),全视场的测量精度约为32μm,中心视场的测量精度为10μm。该系统具有良好的稳定性和重复性,能够满足大多数工业检测的应用需求,展示出广阔的应用前景。

基于人工智能的肺磨玻璃密度结节三维测量与病理切片测量的相关性研究

目的:分析肺磨玻璃密度结节人工智能测量、半自动测量与病理数字切片测量之间的相关性。方法:收集91例表现为磨玻璃密度结节的T1a期肺腺癌的CT图像及病理切片资料。使用人工智能肺部影像分析系统(AILIAS)及半自动分割技术(SLLS)测量CT图像上结节的平均直径和体积,并在病理数字切片上测量结节的平均直径与面积。AILIAS及SLLS与病理数字切片平均直径测量值、AILIAS与SLLS体积测量值两两比较行Wilcoxon符号秩检验。采用Spearman秩相关分析AILIAS及SLLS体积测量值与病理数字切片面积测量值的相关性。结果:AILIAS与SLLS所测平均直径均大于病理数字切片(Z=-7.310,-8.557;均P<0.001)。AILIAS与SLLS所测直径间差异无统计学意义(Z=-0.744,P=0.457)。SLLS所测体积小于AILIAS(Z=-6.218,P<0.001)。AILIAS和SLLS体积测量值与病理数字切片面积测量值均显著相关(rs=0.729,0.727;均P<0.001)。结论:人工智能可多维度测量肺磨玻璃结节的直径和体积,与病理数字切片面积测量值有良好的相关性及一致性,可为磨玻璃结节的良恶性判定及临床疗效评估提供数据支持。

基于条纹投影轮廓术的航空高光零件三维测量技术

针对航空工业零件高光表面结构光三维测量中强反光和多次反光问题,提出了基于高动态多步相移和单像素成像相结合的三维测量技术,有效地解决了测量复杂反光表面时的点云缺失和精度下降问题。对标准量块进行三维测量和精度评价,基于高动态多步相移的三维测量技术拟合均方根误差为0.0066 mm,基于单像素成像的三维测量技术拟合均方根误差为0.0046 mm。以台阶标准器作为测量目标,开展绝对尺寸测量精度验证试验,绝对偏差不大于0.007 mm。分别对金属表面结构件(如航空发动机叶轮、涡轮叶片)和碳纤维结构件进行测量试验。试验结果表明,三维测量结果基本无点云缺失,强反光和多次反光区域均获取了完整的点云数据,实现了航空工业高光零件的精密三维测量。

液体变焦结构光三维测量系统研究

为解决传统结构光法应用于地下空间三维探测的局限性,通过将液体透镜调焦技术与结构光自扫描测量方法相结合,创新地提出一种液体变焦结构光三维测量系统的设计原理与应用方法。首先,提出了液体变焦结构光三维测量系统的结构设计模型,并结合理论推导分析了系统的工作机制。然后,针对系统中变焦成像模块和结构光投射模块,分别给出了相应的参数标定方法。最后,搭建了液体变焦结构光三维测量系统的试验平台,实现了系统参数的精确标定,并设计试验对系统性能进行了测试。测试结果表明:该系统在无移动组件的条件下可灵活切换视场,能够实现在不同尺度成像视野下对目标的三维测量;测量精度受光学像差和成像焦距的综合影响。该研究可为地下作业机器人三维视觉系统的高性能研制提供新思路。

基于多视角数字全息的微尺度液滴表面结构三维测量研究

数字全息技术在发动机燃烧、喷雾、排放中产生的微尺度液滴的三维结构测量中有着广泛的应用,但是过去的数字全息技术仅能获得椭球形假设下的液滴大致形状,难以获得完整的三维表面形状信息。针对毫米级液滴的三维表面形状开展测量,开发了一种新型的多角度共轴全息系统,使用7台相机从不同方向上同步拍摄毫米级液滴的全息图,通过将不同方向上获得的全息图耦合,获得较为完整的物体表面点云阵列,从而得到较精确的物体表面形状。该系统可以较为准确地测量毫米级物体的三维表面形状,在发动机内部过程诊断工作中有一定应用潜力。

基于单线结构光的三维测量方法研究

线结构光测量系统具备快速测量和高精度的特点。针对线结构光三维测量系统装置体积较大、扫描范围有限的问题,文章介绍了一种利用单线结构光旋转扫描的三维测量系统,并进行了相关实验验证。首先,基于透视投影线面相交原理,建立了线结构光三维测量模型,完成相机标定以及光平面的标定实验;设计了一种旋转式线结构光的投影模式,并且通过旋转角度对旋转后的光平面进行计算,完成对目标物体的面型测量。实验结果表明,该系统有较高的测量精度,并且可以提高视觉测量系统的便携性。

矿山三维测量技术原理与应用分析

文章介绍了矿山三维测量技术的原理、方法和应用,分析了矿山三维测量技术的局限性,并针对矿山开采、管理、安全生产等方面的应用进行了详细的阐述,可以提供准确可靠的矿山信息,但其设备和成本较高,对操作人员的要求也较高,需要专业的技术人员进行操作和数据处理,未来,矿山三维测量技术还有待进一步的研究和发展,以满足不断变化的矿山需求。

数字摄影测量技术在三维测量中的应用

数字摄影测量技术是近年来发展起来的一种新技术,是利用光学、雷达和计算机等现代科学技术对影像信息进行处理的一种新型空间测量技术。数字摄影测量技术的发展和应用,对我国测绘工作的现代化进程产生了巨大影响,也为数字图像处理技术提供了一个新的发展方向。基于此,笔者根据自身多年工作与实践经验,首先对数字摄影测量技术的特点与功能进行阐述,随后对其在三维测量中的应用进行分析,最后通过实际案例来对其进行深度剖析,希望能够对相关人士有所帮助和启发。

基于条纹投射三维测量的铆钉自动化检测技术

针对大型薄壁结构铆接点位自动化检测问题,提出了基于条纹投射三维测量的铆钉检测技术,实现了铆钉镦头尺寸特征高精度测量以及裂纹缺陷自动化识别。在传统条纹投射三维测量的基础上,引入高动态范围(HDR)纹理合成,提出二、三维结合的点云分割策略,实现铆钉尺寸特征高效提取。搭建深度学习神经网络,实现镦头表面缺陷识别。本文搭建了系统原理样机,以铆接桁条样品和标准器作为样件进行系统实验验证。结果表明:实验室条件下,该方法直径测量精度为0.040 mm,高度测量精度为0.013 mm,缺陷识别准确率可达99.30%。与传统方法相比,本文提出的方法更加易于集成,效率高,具有广泛应用价值。

自动化集装箱码头装卸目标三维测量系统设计

针对传统激光雷达在自动化集装箱码头装卸过程中对集装箱三维姿态定位精度低、成本高等问题,提出了一种基于视觉的集装箱姿态三维测量系统。首先通过小规模的深度学习网络快速进行集装箱锁孔粗定位,其次通过传统图像处理算法对集装箱锁孔进行二次定位得到集装箱锁孔的精确位置,最后结合装卸过程中集装箱的物理运动对集装箱姿态进行三维测量。实验结果表明,与改进前的深度学习网络相比,测量精度更高、测量速度更快;整体算法的测量精度为93.71%,约12.45 fps,集装箱姿态测量平均测量误差约为4.95%,满足自动化装卸的要求。

基于Mask-RCNN与SFM的单目视觉长方体三维测量方法

为解决基于运动结构恢复(Structure from motion,SFM)多视角拍摄的局限性,以实现自动化三维测量效果,本文提出了一种可用于长方体三维测量的基于Mask-区域卷积神经网络(Mask-region convolutional neural networks,Mask-RCNN)和SFM的单目视觉测量方法。以箱体三维测量为例,该方法包括测量点提取、转换矩阵计算和三维映射测量三个部分,仅需一次标定获取内部参数,利用深度学习技术实现了单视角自动化三维测量,避免复杂重建的同时降低了视觉测量方法的应用要求。实验结果表明,该方法在棋盘格标志物下获得测量结果的相对标准不确定度在6%以内,在箱体自带标志物下获得测量结果的相对标准不确定度在8%以内。

基于二值离焦的双目结构光三维测量方法

为提高光学三维测量系统的条纹投影效率和测量精度,提出使用二值离焦方法快速投影编码条纹并结合双目立体匹配算法得到视差信息。首先采用Bayer抖动技术将投射的灰度条纹转化为二值条纹,降低投影仪离焦造成对比度、景深下降的影响。然后借助多频外差方法将包裹相位展开为绝对相位,利用视差约束关系和平均误差平方和代价计算来获取最佳相位匹配点。最后经三角测量原理和双目标定获取被测物体的深度信息和三维信息。通过实验对精密小球和雕像进行测量,表明本文提出的方法测量精度和传统十二步相移测量精度接近,比传统三步相移提高了52.8%。

岩土环境对地下位移三维测量的影响研究

地下位移三维测量传感器在实际应用时,岩土环境会影响传感器测量结果。文中以温度、土壤中铁磁物质作为影响因素进行研究,设计一个岩土环境模拟控制箱,通过改变箱体内温度、更换不同岩土分别进行实验,利用传感器测量得到Ⅰ型互感电压和Ⅱ型互感电压。采用Matlab软件对不同温度环境下的数据进行分析,获取温度和Ⅰ型、Ⅱ型互感电压的关系,以及不同土壤和Ⅰ型、Ⅱ型互感电压的关系。实验结果表明,温度和传感器测量的互感电压呈正相关,尾矿砂土壤相较于普通土壤会导致传感器测量的互感电压增加。最后,使用最小二乘法曲线拟合,并对误差进行补偿,得出传感器位移测量误差在5%以内,说明传感器在不同岩土环境中的测量精度得到了改善。

基于二值条纹三维测量的相位补偿方法

快速三维测量在工业检测、逆向工程领域得到广泛应用,提出一种基于二值条纹解相的三维测量方法。首先,通过投影1幅二值条纹图像,利用条纹级次分布特点,将携带物体相位信息的图像分割成两个条纹掩膜,利用连通域对白色像素点进行阶梯式标记,以此获得条纹级次。其次,由于环境噪声等干扰因素导致解相时出现跳变误差,因此提出了通过融合半周期位移级次的方法来对相位进行补偿,利用解相的二值条纹来获取半周期错位的互补级次。最后,根据条纹级次和互补级次实现解相进行实验验证。实验结果表明,本文方法解决了相位展开时出现的毛刺问题,并以平板为测量对象,利用本文方法测得的均方根误差为0.1980 mm,且只需要1幅图像即可完成解相,具有良好的鲁棒性和有效性,可应用于快速测量领域。

连铸坯三维测量多线结构光的中心条纹快速提取

在利用多线结构光系统对大尺度连铸坯进行三维测量的过程中,线结构光中心条纹的提取精度是影响三维测量精度的重要因素。提出了一种对传统灰度质心方法进行优化的多线结构光中心条纹提取方法。对连铸坯表面激光横截面不满足高斯分布的线结构光条纹,利用图像背景差分的方式去除环境噪声,并根据线结构光条纹与背景间的灰度变化信息确定线结构光的边界,同时提取线结构光的感兴趣区域。根据光条在梯度方向上的灰度积分比例计算灰度质心法的自适应灰度阈值,利用灰度质心方法处理感兴趣区域提取出光条中心点,最后结合附近半径为5个像素的邻域内所定位的中心点进行质心重提取,获得连铸坯表面光条的亚像素中心坐标。现场测量结果表明:对反射特性不均匀的连铸坯表面的激光条纹光条中心进行提取,最终连铸坯边缘轨迹点的三维测量结果标准偏差在2 mm以内,该方法具有精度高、速度快、鲁棒性强的特点。

多视角沙姆成像的高精度结构光三维测量方法

传统结构光测量方法在测量高反射率和复杂结构表面存在诸多挑战,且测量精度受到测量视场的限制。本文提出了一种基于结构光投影和多视角沙姆成像的高精度标定及三维测量方法,充分利用系统的景深范围。提出结构光多目视觉测量模型,将投影仪坐标系作为系统测量坐标系,通过建立“三维点-投影图像点-4个相机图像点”的对应关系对系统进行一体化标定,然后利用多视图几何成像约束,通过计算最小二乘解融合多个视角的观测信息,提高三维数据的计算精度。实验结果表明,所提方法和系统可以对高反射率和遮挡表面进行准确测量,测量精度达到5μm,大大优于传统结构光测量方法。

高温超导磁悬浮力三维测量系统设计

高温超导磁悬浮因其独特的无源自稳定优势,在高速轴承、轨道交通和飞轮储能系统等领域有着广阔的应用前景。为了探究高温超导磁悬浮系统的悬浮特性,设计了一种适用于测量磁悬浮轴承悬浮特性的高温超导磁悬浮力三维测量系统。首先,基于伺服驱控的三轴联动直线模组与三轴力传感测量单元设计了测量系统硬件部分,利用LabVIEW设计了数据采集单元,以实现数据连续采样及其图像化。其次,在恒载和永磁悬浮系统下,对高温超导磁悬浮力三维测量系统的测量精度进行校验。最后,建立了超导体-永磁悬浮系统有限元模型,仿真并测量了高温超导体在零场冷和场冷条件下的悬浮力特性,仿真与测量结果保持基本一致。结果表明,该测量系统具有测量精度高(0.5%),三维空间定位准确(±0.02 mm),被测对象相对运动时三轴力同步测量(最大悬浮力500 N,导向力200 N)等特点。